ΦΥΣΙΚΗ Α ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

Transcript

1 ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 50. Σε ένα σώμα μάζας m=2kg που ηρεμεί σε λείο επίπεδο ενεργεί οριζόντια δύναμη F=10Ν για χρόνο t=20s. Να βρεθεί πόσο διάστημα διανύει το σώμα σε χρόνο 25s και να γίνει γραφική παράσταση της ταχύτητας με το χρόνο. (ΑΠΑΝΤΗΣΗ: s=1500m) 51. Σε σώμα μάζας m=2kg που κινείται πάνω σε λείο επίπεδο με σταθερή ταχύτητα u 0, ασκείται οριζόντια δύναμη F= 4Ν αντίθετης φοράς για χρόνο t=10s στο τέλος του οποίου το σώμα σταματά. Να βρείτε την αρχική ταχύτητα του σώματος και το διάστημα που διένυσε μέχρι να σταματήσει. (ΑΠΑΝΤΗΣΗ: u 0 =20m/s, s=100m) 52. Από την κάνη πυροβόλου όπλου μήκους 1=1m βάλλεται ένα βλήμα μάζας m=100g με ταχύτητα u=500m/s. Να βρεθεί η μέση δύναμη που ασκούν τα αέρια μέσα στην κάνη. (θεωρούμε τη δύναμη των αέριων σταθερή) (ΑΠΑΝΤΗΣΗ: F= 12500Ν) 53. Ποια κατακόρυφη δύναμη πρέπει να ασκήσουμε σε μάζας m=2kg για να επιταχύνεται με επιτάχυνση α=4m/s 2 (g=10m/s 2 ) α)προς τα πάνω β)προς τα κάτω. (ΑΠΑΝΤΗΣΗ: F= 28Ν, F= 12Ν) 54. Το μήκος ενός ελατηρίου μεταβάλλεται σε συνάρτηση με την δύναμη F που το παραμορφώνει σύμφωνα με το διάγραμμα. Ένα ελατήριο κρέμεται κατακόρυφα από σταθερό σημείο, ενώ κρεμάμε στο κάτω του άκρο ένα σώμα Σ, οπότε το μήκος του ελατηρίου γίνεται ίσο με 20cm. i. Να βρεθεί η σταθερά του ελατηρίου. ii. Αν η δύναμη που ασκεί το σώμα Σ στο ελατήριο, είναι ίσου μέτρου με τη δύναμη που ασκεί το ελατήριο στο σώμα Σ, αλλά έχει αντίθετη κατεύθυνση, να βρείτε το βάρος του σώματος Σ. 85

2 55. Σώμα μάζας m=6kg κρέμεται από το άγκιστρο που είναι στερεωμένο στην οροφή ενός δυναμόμετρου που είναι στερεωμένο σε ταβάνι ασανσέρ. Να βρείτε την ένδειξη του δυναμόμετρου στις παρακάτω περιπτώσεις όπου το ασανσέρ: α) είναι ακίνητο. β)ανεβαίνει με σταθερή ταχύτητα u=11m/s. γ)ανεβαίνει με σταθερή με επιτάχυνση α= 2m/s 2. δ) κατεβαίνει με επιτάχυνση α= 2m/s 2. ε)κατεβαίνει με σταθερή ταχύτητα u=9m/s. ΥΠΟΔΕΙΞΗ: Η ένδειξη του δυναμόμετρου είναι ίση με τη δύναμη που ασκεί το σώμα στο δυναμόμετρο. Σύμφωνα όμως με το νόμο δράσης-αντίδρασης η δύναμη αυτή θα είναι ίση με τη δύναμη που ασκεί ρο δυναμόμετρο στο σώμα. (ΑΠΑΝΤΗΣΗ: α)60ν, β)60ν, γ)72ν, δ)48ν ε)60ν) 56. Σε σώμα μάζας m=6kg που βρίσκεται σε ηρεμία σε λείο οριζόντιο επίπεδο ασκείται σταθερή δύναμη F 1 =24Ν για χρόνο t= 5s. Στη συνεχεία μαζί με την F 1, ασκείται στο σώμα δύναμη F 2 αντίθετης από την F 1 για χρόνο t 2 =10s, οπότε το σώμα αποκτά τελικά ταχύτητα υ=30m/s. Να βρείτε την F 2 και το συνολικό διάστημα που διανύει το σώμα. (ΑΠΑΝΤΗΣΗ: F 2 =18Ν, s=300m) 57. Δύο σώματα Σ 1 και Σ 2 έχουν μάζες αντίστοιχα m 1 =2kg και m 2 =3kg και συνδέονται μεταξύ τους με νήμα. Το νήμα περνάει μέσα από τροχαλία που βρίσκεται άκρο τραπεζιού έτσι ώστε το Σ 2 να κρέμεται ενώ το Σ 1 να είναι πάνω σε λείο οριζόντιο επίπεδο. Αν το σύστημα αφεθεί ελεύθερο από την ηρεμία, να βρεθούν. α)η κοινή επιτάχυνση του συστήματος β)η τάση του νήματος. Δίνεται g = 10m/s 2. ΥΠΟΔΕΙΞΗ: Οταν δύο σώματα συνδέονται με νήμα και κινούνται με το νήμα να είναι συνεχώς τεντωμένο έχουν ίδια ταχύτητα, ίδια επιτάχυνση και διανύουν το ίδιο διαστημα. Επίσης το τεντωμένο νήμα ασκεί ίσες δυνάμεις στα άκρα του. (ΑΠΑΝΤΗΣΗ: α=m/s 2, Τ = 12Ν) 58. Ένα σώμα μάζας m=2kg είναι ακίνητο σε οριζόντιο επίπεδο. Μια οριζόντια δύναμη F=20Ν ασκείται στο σώμα για χρόνο t=20s. Αν το σώμα αποκτά ταχύτητα 86

3 υ=30m/s όταν έχει διανύσει διάστημα S=80m, να βρεθεί αν στο σώμα ασκείται και δύναμη τριβής. Αν ασκείται να την υπολογίσετε. Δίνεται g=10m/s 2. (ΑΠΑΝΤΗΣΗ: Τ = 14Ν) 59. Μικρό βαγονάκι μάζας 8kg κινείται σε λείες οριζόντιες τροχιές με ταχύτητα μέτρου u 0 =10m/s. Τη χρονική στιγμή t=0 στο βαγονάκι ασκείται σταθερή δύναμη ίδιας διεύθυνσης με την ταχύτητα οπότε η ταχύτητα του τη χρονική στιγμή t=3s έχει μέτρο υ= 1m/s και ίδια φορά με τη u 0. Να βρείτε τη δύναμη και τη μετατόπιση του βαγονιού στο παραπάνω χρονικό διάστημα. 60. Πόσο διάστημα S θα διανύσει το σώμα μέχρι να διπλασιαστεί η ταχύτητά του; Δίνονται: u 0 =10m/s, m=1kg, F=11Ν, μ=0,1, g=10 m/s Αυτοκίνητο μάζας m=800g κινείται σε οριζόντιο δρόμο, με ταχύτητα 108km/h και ο οδηγός σβήνει τη μηχανή. Το αυτοκίνητο μετά από χρόνο t=10s, κινείται με ταχύτητα 36km/h. Να βρεθεί η συνισταμένη δύναμη, που επιβραδύνει το αυτοκίνητο. 62. Με τη βοήθεια ενός σκοινιού σύραμε ένα έλκηθρο σε οριζόντιο δρόμο κατά x=4m μέσα σε χρόνο t=2s. Μέσω του σκοινιού ασκήσαμε στο έλκηθρο σταθερή οριζόντια δύναμη F=22Ν κατά τη διάρκεια αυτών των 2s. Η μάζα του ελκήθρου είναι m=10kg. α. να αποδείξετε ότι εκτός από τη δύναμη F ασκείται στο έλκηθρο και μια άλλη δύναμη που εμποδίζει την κίνηση β. αν σας δοθεί ότι η δύναμη αυτή είναι σταθερή, οριζόντια και αντίρροπη της F να υπολογίσετε το μέτρο της. γ. πόση είναι η ταχύτητα του ελκήθρου τη χρονική στιγμή t=2s; 63. Ποια οριζόντια δύναμη πρέπει να ασκήσουμε σε σώμα μάζας m=5kg, που κινείται σε λείο οριζόντιο επίπεδο με ταχύτητα μέτρου 20m/s, ώστε το σώμα να σταματήσει μετά από χρόνο 0,5s; 64. Ένα κιβώτιο μάζας 70kg βρίσκεται μέσα σε ανελκυστήρα ο οποίος 87

4 α) κινείται προς τα πάνω με επιτάχυνση 2m/s 2 β) κινείται προς τα κάτω με επιτάχυνση 3m/s 2 γ) είναι ακίνητος. Πόση είναι η δύναμη που ασκεί το δάπεδο του ανελκυστήρα στο κιβώτιο σε κάθε περίπτωση; (g= 10 m/s 2 ). 65. Ένας αλεξιπτωτιστής πέφτει με σταθερή ταχύτητα. Σχεδιάστε τις δυνάμεις που ασκούνται πάνω του. Τι συμπεραίνετε για τη συνισταμένη δύναμη που ασκείται στον αλεξιπτωτιστή; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. 66. Μικρό αεροπλάνο έχει μάζα m=500kg και ταχύτητα απογείωσης 126km/h. α. Αν ο διάδρομος απογείωσης από τον οποίο πρόκειται να απογειωθεί το αεροπλάνο έχει μήκος s=250m πόσο είναι το μέτρο της ελάχιστης σταθερής συνισταμένης δύναμης που χρειάζεται για να το επιταχύνει; β. πόσος είναι ο αντίστοιχος χρόνος; 67. Σε σώμα μάζας m=2kg που αρχικά ηρεμεί σε λείο οριζόντιο επίπεδο ασκούνται ταυτόχρονα οι δυνάμεις: F 1 =20N κατά τη διεύθυνση του θετικο ημιαξονα Οx και F 2 =12Ν κατά τη διεύθυνση του αρνητικού ημιαξονα Οx'. Να υπολογίσετε: α. την ταχύτητα του σώματος ύστερα από χρόνο t=4s από τη στιγμή που ασκήθηκαν οι δυνάμεις. β. τη μετατόπιση του σώματος την ίδια χρονική στιγμή. 68. Μια μοτοσικλέτα έχει μάζα m 1 =350kg και ο οδηγός της μάζα m 2 =70kg. Όταν ο κινητήρας της μοτοσικλέτας ασκεί σταθερή δύναμη F, η μοτοσικλέτα επιταχύνεται με επιτάχυνση α 1 =8 m/s 2. Όταν στη μοτοσικλέτα ανέβει και άλλο άτομο με μάζα m 3, η ίδια δύναμη την επιταχύνει με επιτάχυνση α 2 =7m/s 2. Να βρείτε τη μάζα m Σώμα μάζας m=2kg κινείται πάνω σε λείο οριζόντιο επίπεδο με ταχύτητα u 0. Στο σώμα ασκείται δύναμη μέτρου F= 20Ν με κατεύθυνση αντίθετη της ταχύτητας. Το σώμα τη χρονική στιγμή t 1 αποκτά ταχύτητα υ 1 =5m/s, ίδιας κατεύθυνσης με την u 0 και έχει διατρέξει απόσταση s=60m. Να βρεθούν α. Η χρονική στιγμή t 1 β. Η αρχική ταχύτητα u 0 88

5 70. Δύο δυνάμεις ασκούνται σε ελεύθερο ακίνητο αντικείμενο μάζας 10kg. Η μία δύναμη είναι προς τα αριστερά 5Ν και η άλλη προς τα δεξιά 20Ν. Να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις: α) Πόση είναι η επιτάχυνση του αντικειμένου; β) Πόσο θα μετακινηθεί το αντικείμενο σε 10s; 71. Το σώμα Α του σχήματος είναι ακίνητο, ενώ το Β κινείται με σταθερή ταχύτητα υ. Σε ποιο από τα δύο σώματα η συνισταμένη δύναμη είναι μεγαλύτερη; 72. Δύο σώματα Α και Β με μάζες 2kg και 10kg, κατεβαίνουν σε ένα κατηφορικό δρόμο με σταθερές ταχύτητες 3m/s και 1m/s αντίστοιχα. Ποια πρόταση είναι σωστή: i. Μεγαλύτερη συνισταμένη δύναμη δέχεται το Α σώμα, γιατί έχει μεγαλύτερη ταχύτητα. ii. Μεγαλύτερη συνισταμένη δύναμη δέχεται το Β σώμα, γιατί έχει μεγαλύτερη μάζα. iii. Τίποτα από τα δύο. 73. Ένα σώμα μάζας m=2kg κινείται σε λείο οριζόντιο επίπεδο και σε μια στιγμή t=0 έχει ταχύτητα u 0 =4m/s, ενώ δέχεται την εmδραση δύο οριζοντίων δυνάμεων F 1 =10N και F 2. Στο διάγραμμα δίνεται το μέτρο της F 2 σε συνάρτηση με το χρόνο. A) Χαρακτηρίστε τις παρακάτω προτάσεις σαν σωστές ή λαθεμένες. α) Για t=0 το σώμα έχει επιτάχυνση προς τα δεξιά με μέτρο α=5m/s 2. β) Η κίνηση από 0-4s είναι ευθύγραμμη ομαλά επιταχυνόμενη. γ) Η επιτάχυνση τη χρονική στιγμή t 1 =2s έχει φορά προς τα δεξιά και μέτρο α 1 =2,5m/s 2. δ) Από 0-4s η ταχύτητα του σώματος συνεχώς αυξάνεται. ε) Η κίνηση από 4s-8s είναι ευθύγραμμη ομαλή. Β) Αν η ταχύτητα του σώματος τη χρονική στιγμή t 1 =4s είναι υ 1 =14m/s: α) Ποια η ταχύτητα του σώματος τη χρονική στιγμή t 2 =8s. β) Ποια η μετατόπιση του σώματος από 4s-8s. γ) Ποια η μέση επιτάχυνση του σώματος από 0-4s. Γ) Να κάνετε το διάγραμμα της ταχύτητας σε συνάρτηση με το χρόνο. 89

6 74. Ένα σώμα Α με την επίδραση μιας σταθερής δύναμης F=20N, ανεβαίνει κατακόρυφα με σταθερή ταχύτητα υ 1 =4m/s. Α) Το βάρος του σώματος είναι: α) μικρότερο από 20N, β) ίσο με 20N, γ) μεγαλύτερο από 20N Β) Για να μπορεί να ανέρχεται με σταθερή ταχύτητα υ 2 =8m/s, θα πρέπει να του ασκείται κατακόρυφη δύναμη F 2 μέτρου: α) 20Ν, β) 40 Ν, γ) 30Ν, δ) άλλης τιμής. Γ) Για να μπορεί το σώμα να κατεβαίνει με σταθερή ταχύτητα υ 3 =3m/s, πρέπει να του ασκείται κατακόρυφη δύναμη F 3 με μέτρο: α) 10Ν, β) 20Ν, γ) 40Ν, δ) 30Ν. 75. Ένα σώμα βάρους Β=10Ν ταλαντώνεται στο κάτω άκρο ενός ελατηρίου σταθεράς k=100ν/m, το άλλο άκρο του οποίου δένεται σε σταθερό σημείο. Στο διπλανό σχήμα φαίνονται τέσσερις θέσεις του ελατηρίου Α, Β, Γ και Δ, όπου το ελατήριο έχει μήκος l 0 =40cm, l 1 =50cm, 1 2 =60cm και l 3 =30cm αντίστοιχα. Με δεδομένο ότι η δύναμη που ασκεί το ελατήριο στο σώμα, έχει το ίδιο μέτρο και αντίθετη φορά με τη δύναμη που ασκεί το σώμα στο ελατήριο i. Πόση δύναμη δέχεται το ελατήριο από το σώμα στη θέση Γ ii. Να σχεδιάσετε στο σχήμα τις δυνάμεις που ασκούνται στο σώμα σε κάθε θέση. iii. Να βρείτε τη συνισταμένη των δυνάμεων που ασκούνται στο σώμα σε κάθε θέση 76. Μια τσάντα μάζας 2kg κρέμεται από κατακόρυφο νήμα. Ασκώντας κατάλληλη δύναμη μέσω του νήματος, η τσάντα αποκτά σταθερή επιτάχυνση προς τα πάνω με μέτρο 1m/s 2 για χρονικό διάστημα 4s, κατόπιν κινείται με σταθερή ταχύτητα επί 10s, ενώ σταματά μέσα σε 2s, αφού επιβραδυνθεί ομαλά. i. Να βρεθεί η τάση του νήματος στα διάφορα χρονικά διαστήματα και να παρασταθεί γραφικά. ii. Πόση είναι η συνολική απόσταση που διανύει η τσάντα; g=10m/s 2 90

7 85